A simetria tem sido um dos princípios orientadores na busca dos físicos pelas leis fundamentais da natureza. O que significa que as leis da natureza têm simetria? Isso significa que as leis parecem as mesmas antes e depois de uma operação, semelhante a um reflexo de espelho, o mesmo, mas o direito agora é deixado no reflexo.

Os físicos têm procurado leis que expliquem o mundo microscópico das partículas elementares e o mundo macroscópico do universo e o Big Bang em seu início, esperar que tais leis fundamentais tenham simetria em todas as circunstâncias. Contudo, ano passado, dois físicos encontraram uma prova teórica de que, no nível mais fundamental, a natureza não respeita a simetria.

Como eles fizeram isso? Gravidade e holograma

Existem quatro forças fundamentais no mundo físico:eletromagnetismo, força forte, força fraca, e gravidade. A gravidade é a única força ainda inexplicável no nível quântico. Seus efeitos em objetos grandes, como planetas ou estrelas, são relativamente fáceis de ver, mas as coisas se complicam quando se tenta entender a gravidade no pequeno mundo das partículas elementares.

Para tentar entender a gravidade no nível quântico, Hirosi Ooguri, o diretor do Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo em Tóquio, e Daniel Harlow, professor assistente do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, começou com o princípio holográfico. Este princípio explica fenômenos tridimensionais influenciados pela gravidade em um espaço plano bidimensional que não é influenciado pela gravidade. Esta não é uma representação real do nosso universo, mas é perto o suficiente para ajudar os pesquisadores a estudar seus aspectos básicos.

O par então mostrou como códigos de correção de erros quânticos, que explicam como fenômenos gravitacionais tridimensionais surgem de duas dimensões, como hologramas, não são compatíveis com nenhuma simetria; significando que tal simetria não pode ser possível na gravidade quântica.

Eles publicaram sua conclusão em 2019, recebendo muitos elogios de editores de periódicos e atenção significativa da mídia. Mas como surgiu essa ideia?

Tudo começou há mais de quatro anos, quando Ooguri encontrou um artigo sobre holografia e sua relação com códigos de correção de erros quânticos de Harlow, que era então um pós-doutorado na Universidade de Harvard. Logo depois, os dois se conheceram no Institute for Advanced Study em Princeton quando Ooguri estava lá em um ano sabático e Harlow veio dar um seminário.

“Fui ao seminário preparado com perguntas, "Ooguri diz." Discutimos muito depois, e então começamos a pensar que talvez essa ideia que ele teve possa ser usada para explicar uma das propriedades fundamentais da gravidade quântica, sobre a falta de simetria. "

Novas colaborações e ideias de pesquisa muitas vezes nascem dessas conversas, diz Ooguri, que também é professor do Instituto de Tecnologia da Califórnia nos EUA. Ooguri viaja pelo menos uma vez a cada quinze dias para dar palestras, participar de conferências, workshops e outros eventos. Embora alguns possam se perguntar se todas essas viagens impedem a concentração na pesquisa, Ooguri acredita exatamente o contrário.

"O progresso científico é fortuito, "ele diz." Muitas vezes acontece de uma maneira que você não esperava. Esse tipo de desenvolvimento ainda é muito difícil de conseguir por meio de troca remota.

"Sim, hoje em dia é mais fácil com e-mails e videoconferências, " ele continua, "mas quando você escreve um e-mail você tem que ter algo sobre o que escrever. Quando alguém está no mesmo prédio, Eu posso atravessar o corredor e fazer perguntas idiotas. "

Essas perguntas bobas são a chave para o progresso nas ciências fundamentais. Ao contrário de outros campos, como a ciência aplicada, onde os pesquisadores trabalham para um objetivo específico, a primeira pergunta ou ideia que um físico teórico apresenta geralmente não é a certa, Ooguri diz. Mas, por meio de discussão, outros pesquisadores fazem perguntas derivadas de sua curiosidade, levando a pesquisa em uma nova direção, pousando em uma questão muito interessante, que tem uma resposta ainda mais interessante.